基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法技术

基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，涉及EAST快控电源技术领域，解决EAST快控电源输出电流的控制精度差的问题；根据EAST快控电源输出电流的原始序列的单调性，将原始序列分为上升阶段序列和下降阶段序列；对于上升阶段序列，建立非等间距的灰色GM(1,1)预测模型，对于下降阶段序列建立等间距的灰色GM(1,1)预测模型，再根据预测模型计算EAST快速控制电源输出电流的预测值，实现对EAST快控电源输出电流的精确快速控制；实现对输出电流实现精准预测，提升了电流跟踪响应速率，提升了等离子体垂直不稳定位移的主动反馈控制效果。

【技术实现步骤摘要】
基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法
本专利技术涉及EAST快速控制电源运行
，尤其涉及基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法。
技术介绍
通过磁约束方式实现可控核聚变的环形超导托卡马克装置，将等离子体截面拉长形成偏滤器位形是提高该装置等离子体磁约束性能的有效方法，但高位形比下等离子体的垂直位移不稳定性是需要克服的问题。全超导托卡马克核聚变实验装置(ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak，EAST)的等离子体垂直位移主动反馈控制器通过对等离子体垂直位移进行检测，计算快控电源(FastControlPowerSupply，FCPS)的给定信号，由快控电源对主动反馈线圈励磁，产生快速变化的磁场来维持等离子体在垂直方向上的稳定性。其给定电压信号与快控电源输出电流成线性对应关系，±10V对应±9000A。若等离子体发生位移，则等离子体控制系统(PlasmaControlSystem，PCS)准确、快速地发出指令，电源快速输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：对于EAST快速控制电源的输出电流进行采样，获得由输出电流的采样数据组成的原始序列X

【技术特征摘要】
1.基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对于EAST快速控制电源的输出电流进行采样，获得由输出电流的采样数据组成的原始序列X(0)；
步骤二：判断所述的步骤一中的原始序列X(0)的单调性，根据单调性的不同建立不同的模型；对于上升阶段的输出电流，首先对其进行轴对称变换，将上升阶段的输出电流的上凸特征变换为上凹特征，再对其建立非等间距的灰色GM(1,1)预测，最后根据预测模型对电流的进行单步预测，得到下一采样时刻的输出电流值；对于下降阶段序列建立等间距的灰色GM(1,1)预测模型对电流的进行单步预测，得到下一采样时刻的输出电流值；
步骤三：将输出电流的预测值与PCS系统给定信号做差得误差值，据此对PID控制系统参数进行优化调节；若此误差值数值较大，则增加控制器的比例参数；若此误差值数值较小，则减小控制器的比例参数，经过优化调节后获得功率管的占空比，实现对EAST快控电源输出电流的优化快速控制。


2.根据权利要求1所述的基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，其特征在于，对所述的步骤二中的对于上升阶段的输出电流，首先对其进行轴对称变换，将上升阶段的输出电流的上凸特征变换为上凹特征，再对其建立非等间距的灰色GM(1,1)预测，最后根据预测模型对电流的进行单步预测，得到下一采样时刻的输出电流值；具体方法如下：
1)对原始序列X(0)进行轴对称变换，将原始序列X(0)上升阶段的上凸数学特征变换为上凹数学特征；
2)对输出电流轴对称变换采样数据序列进行一次累加求和构造上升阶段的累加数据序列；
3)对上升阶段的累加数据序列建立白化微分方程，由上升阶段的累加数据序列构造背景值序列；
4)通过求解白化微分方程获得还原值的解，利用输出电流的原始序列的转角增量和估计预测时刻，得到还原值的预测时刻解；
5)将还原值的预测时刻解进行轴对称反变换，得到输出电流上升段的预测值。


3.根据权利要求2所述的基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，其特征在于，所述的对输出电流的原始序列进行轴对称变换，将上升阶段序列的上凸数学特征变换为上凹数学特征；具体为：以x(0)(1)和x(0)(4)的连线构造对称轴，将x(0)(2)和x(0)(3)以此对称轴进行轴对称变换；所述的轴对称变换按照以下公式进行：



根据公式(2)计算出x1(0)(t1)、x1(0)(t2)、x1(0)(t3)、x1(0)(t4)的值，将x1(0)(t1)、x1(0)(t2)、x1(0)(t3)、x1(0)(t4)组成一个序列，记为X1(0)，即：
X1(0)＝{x1(0)(t1),x1(0)(t2),x1(0)(t3),x1(0)(t4)}(3)
由此，序列X(0)经轴对称变换后形成序列X1(0)，序列X(0)的数学特征为上凸；序列X1(0)的数学特征为上凹。
其中，x1(0)(tk)为输出电流轴对称变换采样数据序列的第k个采样值，x(0)(k)为输出电流的原始序列的第k个采样值，k＝1,2,3,4；tk为输出电流轴对称变换采样数据序列的第k个采样值对应的时间；n为采样时刻，取值为正整数；X1(0)为输出电流轴对称变换采样数据序列；x1(0)(t1)、x1(0)(t2)、x1(0)(t3)、x1(0)(t4)分别为轴对称变换后的输出电流采样数据序列中的第一个、第二个、第三、第四个采样值。


4.根据权利要求3所述的基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，其特征在于，所述的对输出电流轴对称变换采样数据序列进行一次累加求和构造上升阶段的累加数据序列；具体为：对序列X1(0)进行一次累加，构上升阶段的累加数据序列，所述的上升阶段的累加数据序列的公式如下：
X1(1)＝{x1(1)(t1),x1(1)(t2),x1(1)(t3),x1(1)(t4)}(4)
所述的一次累加变换的公式为：



其中，X1(1)为上升阶段的累加数据序列，x1(1)(t1)、x1(1)(t2)、x1(1)(t3)、x1(1)(t4)分别为上升阶段的累加数据序列X1(1)中的第一个、第二个、第三、第四个采样值，x1(1)(tk)为上升阶段的累加数据序列X1(1)中的第k个采样值，△ti为采样时间变化值，i为计数因子，i∈[1,k]。
所述的对上升阶段的累加数据序列建立白化微分方程如下：



其中，a表示序列X1(1)的发展态势，b表示数据变化的关系，x1(1)表示序列X1(1)中的自变量。


5.根据权利要求4所述的基于改进灰色GM(1,1)模型预测的EAST快控电源输出电流预测方法，其特征在于，对上升阶段的累加数据序列建立白化微分方程，由上升阶段的累加数据序列构造背景值序列；具体为：利用上升阶段的累加数据序列X1(1)，并采用齐次函数构造背景值序列，所述的z(1)(l)的计算公式如下：



其中，tl为第l采样时刻，l＝2，3，4；，tm为积分上限，tm-1为积分下限。
所述的齐次函数的公式如下：



其中，z(1)(l)为背景值序列的第l个采样值，x1(1)(tl)、x1(1)(tl-1)分别为上升阶段的累加数据序列X1(1)中的第l个、第l-1个采样值；
根据公式(7)、公式(8)计算得到序列Z(1)的公式如下：
Z(1)＝{z(1)(2),z(1)(3),z(1)(4)}(9)
其中，Z(1)为背景值序列，z(1)(2)、z(1)(3)、z(1)(4)为背景值序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海宏，颜碧琛，王海欣，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34